package com.qcby.javabingfa.实现线程池;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;

/**
 * 实现线程池
 * 当客户端调用execute(Job)方法时，会不断地向任务列表jobs中添加Job，而每个工作者线程会不断地从jobs上取出一个Job进行执行，
 * 当jobs为空时，工作者线程进入等待状态。
 * 添加一个Job后，对工作队列jobs调用了其notify()方法，而不是notifyAll()方法，因为能够确定有工作者线程被唤醒，
 * 这时使用notify()方法将会比notifyAll()方法获得更小的开销（避免将等待队列中的线程全部移动到阻塞队列中）。
 *
 * 这个简单线程池并无说明 核心线程数和最大线程数等关系 也为展示超时关系。
 * @param <Job>
 */
public class DefaultThreadPool<Job extends Runnable> implements ThreadPool<Job> {
    // 线程池最大限制数
    private static final int MAX_WORKER_NUMBERS = 10;
    // 线程池默认的数量
    private static final int DEFAULT_WORKER_NUMBERS = 5;
    // 线程池最小的数量
    private static final int MIN_WORKER_NUMBERS = 1;
    // 这是一个工作列表，将会向里面插入工作（待处理的任务）
    private final LinkedList<Job> jobs = new LinkedList<Job>();
    // 工作者列表，存储线程池里的线程
    //Collections是Java集合框架提供的一个工具类，包含了许多静态方法，用于对集合进行排序、搜索以及创建不可变集合、同步集合等。
    //通过使用Collections.synchronizedList方法，我们可以确保在多线程环境下对列表的访问是安全的。
    private final List<Worker> workers = Collections.synchronizedList(new ArrayList<Worker>());
    // 工作者线程的数量
    private int workerNum = DEFAULT_WORKER_NUMBERS;
    // 线程编号生成
    //在类中声明并初始化一个名为threadNum的私有变量，这个变量是AtomicLong类型的，用于在多线程环境下安全地进行计数操作。
    // 由于AtomicLong提供了线程安全的原子操作，因此无需额外的同步措施即可在多线程中安全地增加或减少计数器的值。
    private AtomicLong threadNum = new AtomicLong();
    //无参构造器
    public DefaultThreadPool() {
        initializeWokers(DEFAULT_WORKER_NUMBERS);
    }
    //有参构造器，根据指定数目，初始化线程池里的线程
    public DefaultThreadPool(int num) {
        // 使用三元运算符来设置workerNum，（要有自己的限定范围）
        workerNum = num > MAX_WORKER_NUMBERS ? MAX_WORKER_NUMBERS :
                   num < MIN_WORKER_NUMBERS ? MIN_WORKER_NUMBERS : num;
        // 初始化工作线程
        initializeWokers(workerNum);
    }

    //接口方法实现
    //将Job提交入线程池执行
    public void execute(Job job) {
        if (job != null) {
            // 添加一个工作，然后进行通知，开始消耗任务
            synchronized (jobs) {
                jobs.addLast(job);
                jobs.notify();
            }
        }
    }
    //关闭线程池
    public void shutdown() {
        for (Worker worker : workers) {
            worker.shutdown();
        }
    }
    //增加线程数量
    public void addWorkers(int num) {
        synchronized (jobs) {
            // 限制新增的Worker数量不能超过最大值
            if (num + this.workerNum > MAX_WORKER_NUMBERS) {
                num = MAX_WORKER_NUMBERS - this.workerNum;
            }
            initializeWokers(num);
            this.workerNum += num;
        }
    }
    //减少线程数量
    public void removeWorker(int num) {
        synchronized (jobs) {
            if (num >= this.workerNum) {
                throw new IllegalArgumentException("beyond workNum");
            }
            // 按照给定的数量停止Worker
            int count = 0;
            while (count < num) {
                Worker worker = workers.get(count);
                if (workers.remove(worker)) {
                    worker.shutdown();
                    count++;
                }
            }
            this.workerNum -= count;
        }
    }
    // 得到正在等待执行的任务数量
    public int getJobSize() {
        return jobs.size();
    }
    // 初始化线程工作者，线程池里的线程
    private void initializeWokers(int num) {
        for (int i = 0; i < num; i++) {
            Worker worker = new Worker();
            workers.add(worker);
            Thread thread = new Thread(worker, "ThreadPool-Worker-" + threadNum.
                    incrementAndGet());
            thread.start();
        }
    }
    // 工作者，负责消费任务
    class Worker implements Runnable {
        // 是否工作
        private volatile boolean running = true;
        public void run() {
            while (running) {
                Job job = null;
                synchronized (jobs) {
                    // 如果任务列表是空的，那么就wait
                    while (jobs.isEmpty()) {
                        try {
                            jobs.wait();
                        } catch (InterruptedException ex) {
                            // 感知到外部对WorkerThread的中断操作，返回
                            Thread.currentThread().interrupt();
                            return;
                        }
                    }
                    // 取出一个Job，此时已经实现了简单线程池的功能，把任务与线程配对
                    job = jobs.removeFirst();
                }
                if (job != null) {
                    try {
                        job.run();//任务执行
                    } catch (Exception ex) {
                          // 忽略Job执行中的Exception
                    }
                }
            }
        }
        public void shutdown() {
            running = false;
        }
    }
}